納米球在聚合物膜間的結(jié)構(gòu)可控結(jié)晶.pdf

1、聚合物納米復(fù)合材料有著區(qū)別于純聚合物的更好的機(jī)械、力學(xué)及光學(xué)等性能，這使其在聚合物物理和材料科學(xué)領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注。通常材料的宏觀性能由其微觀相所決定。聚合物納米復(fù)合材料的宏觀性能則主要由聚合物基質(zhì)中納米顆粒的分散情況所決定。因此為了能夠有效控制聚合物納米復(fù)合物的宏觀性能，必須深入研究聚合物與納米粒子之間的相互作用機(jī)制，分析探索納米粒子在聚合物納米復(fù)合體系中的相變化情況。由于闡明聚合物納米粒子復(fù)合材料的各相的相互作用機(jī)制在實(shí)驗(yàn)和理論中較

2、為困難，通過(guò)計(jì)算模擬的方法更有利于人們對(duì)聚合物納米復(fù)合材料的研究。
　　本文使用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法研究了局限在兩平行硬板間的聚合物納米粒子復(fù)合物體系，觀察到了球形納米粒子被扁平聚合物鏈修飾結(jié)構(gòu)可控晶體現(xiàn)象。當(dāng)局限復(fù)合體系納米粒子的數(shù)目足夠高，能顯著干擾鏈的構(gòu)象時(shí)，為了最小化熵?fù)p失，聚合物鏈取代納米粒子在基底表面聚集。使納米粒子的濃度遠(yuǎn)高于聚合物鏈的濃度會(huì)導(dǎo)致納米粒子被夾于兩個(gè)聚合物鏈的薄層之間，并在體系中心區(qū)域中形成有序排列。而由

3、緊密關(guān)聯(lián)團(tuán)組成的聚合物鏈的標(biāo)度模型的提供闡明了薄聚合物層的形成和納米粒子的結(jié)晶背后的物理機(jī)制。通過(guò)調(diào)節(jié)聚合物鏈和納米粒子的體積濃度，顯示結(jié)晶的納米粒子的有序結(jié)構(gòu)是可調(diào)節(jié)的。同時(shí)，又通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬測(cè)量了絕熱體系中表面分離的納米粒子在絕熱聚合物間的間接相互作用力。由于熵效應(yīng)，通過(guò)變化絕熱體系中的聚合物濃度、聚合物鏈長(zhǎng)及納米粒子尺寸等條件，模擬證實(shí)了分離間距超出了吸引力范圍的納米粒子之間的排斥存在，且提高聚合物濃度或增大納米粒子尺寸能使吸

4、引力和排斥力單調(diào)增大。作為納米粒子間分離間距的函數(shù)的間接相互作用力對(duì)半稀釋聚合物的聚合物鏈長(zhǎng)度沒(méi)有依賴性，作用范圍也僅受聚合物濃度的影響。最后，通過(guò)計(jì)算圍繞納米粒子的單體的徑向分布函數(shù)證實(shí)了間接力的存在。
　　通過(guò)本文研究，發(fā)現(xiàn)了局限復(fù)合體系下納米粒子在聚合物膜間的結(jié)構(gòu)可控結(jié)晶現(xiàn)象，并通過(guò)對(duì)納米粒子二體間接作用力的計(jì)算分析了解到絕熱復(fù)合體系中各相的相互作用機(jī)制，初步闡明了局限體系靜態(tài)相結(jié)構(gòu)形成的原因。模擬研究的結(jié)果也將使人們對(duì)于聚